基于热力学函数的纳米晶粒长大Cellular Automaton仿真研究

金属学报, 2008, 44(4): 495-500. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2008.04.021

基于热力学函数的纳米晶粒长大Cellular Automaton仿真研究

韩清超 ^1, , 宋晓艳 ^2, , 李凌梅 ^3, , 刘雪梅 ^4, , 张久兴 ^5,

1.北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室,北京,100022

2.北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室,北京,100022

3.北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室,北京,100022

4.北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室,北京,100022

5.北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室,北京,100022

基金项目: 国家自然科学基金(50401001和50671001) 北京市科技新星计划项目(2004B04)

关键词：金属纳米晶 , 纳米晶粒长大 , 元胞自动机方法 , 热力学

CELLULAR AUTOMATON SIMULATION STUDY ON NANOGRAIN GROWTH BASED ON THERMODYNAMIC FUNCTIONS

基于纳米晶热力学特性表征函数,将纳米晶热力学性质对晶界迁移的影响引入Cellular Automaton算法,对纳米晶粒长大行为进行了定量化和可视化的仿真研究.模拟结果表明,纳米晶粒长大的动力学与传统粗晶材料不同,在恒温条件下,纳米晶粒的长大指数n不是常数(传统粗晶材料的晶粒长大指数n=2为常数),随纳米晶粒长大过程的进行,n值从1.70至6.59发生变化.作为纳米晶粒长大的驱动力,纳米晶界的过剩自由能与纳米晶粒尺寸的变化直接相关.由于纳米晶材料强烈的小尺寸效应,纳米晶组织的热力学性质较大地影响纳米晶界的结构和能量状态,从而影响纳米晶粒长大的动力学特征.因此,只有结合纳米晶热力学特性的仿真研究才能获得对纳米晶粒长大行为本质性的认识.

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